CN2464002Y - 自生反向脉冲的快速充电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自生反向脉冲的快速充电机,主要包括整流电源、脉宽调制电路、逆变变压器和脉冲充电回路,其脉冲充电回路由逆变变压器付边线圈接整流电路直接输出,整流电路可以是半波整流电路,全波整流电路或桥式整流电路,整流电路中的二极管的反向电流关断时间<3μs。利用二极管的恢复时间及每次充电脉冲的后沿在电感上产生的反电势自动完成一次反充电。

Description

自生反向脉冲的快速充电机

本实用新型涉及一种自生反向脉冲的快速充电机，是属于蓄电池快速充电技术领域。

蓄电池，尤其是铅酸蓄电池是当今世界上用量最大\用途最广的电能蓄存器件。因此，充电机的需要量也应该和蓄电池的用量相适应。因为充电机的质量和性能会极大地影响蓄电池的性能，因此对于充电机功能的改进一刻也没有停止过。当然，它的改进和人们对蓄电池充放电过程电池内部的物理化学过程的深入了解有密不可分的关系。

最新理论认为，脉冲充电技术是改善蓄电池性能，提高充电效率，延长电池寿命的有效办法。如果在脉冲充电过程中，加上适当的放电，或者加上适当的反向充电，对于消除极板的极化、降低内阻、增加电池的可接受充电量有积极的作用，当参数合理时，其效果十分显著。能够减少充电时间，节约能耗。这些理论已为大家接受，具此而研制的充电机也已无数。然而，这项技术存在明显不足之处：电路复杂，除了充电回路以外，还要增加放电回路，续流回路等等；其次是控制电路复杂，不仅要有正脉冲发生电路，还要有负脉冲发生电路，第三是脉冲充电技术要求有很大的电流峰值，因此器件的电流容量比较大，这样就造成脉冲充电机的成本高，技术复杂，可靠性低以及维护难度大。

本实用新型的目的在于提供一种电路简单并具有自生反充功能的脉冲快速充电机。特别是利用二极管的恢复时间及每次充电脉冲的后沿在逆变变压器付边电感上产生的反电势自动完成一次反充电，无需专门的放电回路、负脉冲发生控制电路、取消传统的续流电路的自生负脉冲的快速充电机。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

这种自生反向脉冲的快速充电机，主要包括整流电源、脉宽调制电路、逆变变压器和脉冲充电回路，其脉冲充电回路由逆变变压器付边线圈接整流电路直接输出，整流电路可以是半波整流电路、全波整流电路或桥式整流电路。利用二极管的恢复时间及每次充电脉冲的后沿在逆变变压器付边电感上产生的反电势，在二极管尚未关断的瞬间，自动完成一次反充电。

上述的快速充电机，其整流电路中的二极管的反向电流关断时间＜3μs最佳，时间过长影响充电效率。

本实用新型的优点是：利用充电脉冲后沿在逆变变压器付边线圈电感中引起的反向电动势和整流二极管恢复时间的巧妙结合，形成高于蓄电池电压的反充电势，在充电脉冲结束的瞬间对电池进行反向脉冲充电。其充电回路仅由逆变变压器付边电感、整流电路、被充电电池和电阻(可以是线路电阻或外接)组成，对于变压器他不仅适用于单端正激电路、单端反激、半桥逆变、全桥逆变电路，同样付边适合半波整流、全波整流和桥式整流电路。省去了传统的放电回路及脉冲发生和控制电路，不需要续流电路，使电路极其简单、可靠，产品成本低，易维护。在同步控制条件下，这种充电机可以并联使用而组成大功率的脉冲无电机。

下面对附图进行说明：图1是本实用新型的电路逻辑框图，图2是单端正激实施例电路图、图3是单端反激实施例电路图、图4是原边全桥逆变付边全波整实施例电路图、图5是原边半桥逆变付边全桥整流实施例电路图、图6是原边脉宽调制电路原理图、图7是逆变变压器原边波形图，图8是付边充电电流波形图。图中N代表逆变变压器、1是原边、2是付边、D代表二极管、B代表被充电电池、T代表三极管。图6中3525是脉宽调制集成电路，其它电阻、电容是与之相配的标准电路。脉宽调制集成电路还可以采用494等任何一种集成块及与之配合的电路。

下面进一步说明本实用新型的工作原理和实施例：

本实用新型的原理是充电回路只用逆变变压器二次线圈2的电感和二极管构成的充电回路对蓄电池进行脉冲充电，接不接电阻无关重要。即利用二极管的恢复时间及每次充电脉冲的后沿在电感上产生的反电势自动完成一次反充电。

下面结合实施例进一步说明本实用新型的细节：图1是本实用新型的基本原理逻辑框图。图8是充电电流的基本波形。

上述的脉冲充电电路由三个基本部分构成：整流电源、逆变电路和充电电路。

1、整流电路是将交流变成直流的电路，交流电源可以是单相或三相，其目的是得到一个直流电源。当然也可以直接用直流发电机、太阳能电池或任何其他直流电源代替。

2、逆变电路是将直流变成交变电流的电路。本实用新型采用脉冲逆变方式，即用脉宽调制电路控制逆变变压器原边线圈波形，其目的是根据快速充电对脉冲的要求，经过一个逆变变压器解决调整输出脉冲频率、输出电压、与电源隔离和小型化等问题。逆变可以采用单端电路如图2、图3，推挽电路图如5，全桥电路如图4。

3、充电回路会因逆变电路的不同而有所改变，但是都不违背图1的原理：逆变变压器的二次线圈通过一个整流二极管直接向电池充电，如图2、图3。图2是单端正激电路应用实例：图3是单端反激电路应用实例：图4表示双端逆变全波整流应用实例，图5表示双端逆变桥式整流应用实例：以上各种组合，以单端、半波组合最为简单、实用。

下面以一个最具有代表性的电路详细说明本实用新型的原理和实施细节：图1是发明的基本电路原理图，图中2是逆变变压器的二次线圈，D是整流二极管，B是被充电的电池。如果有一个正脉冲来到，线圈2的上端为正时，整流管D导通，电流向电池B充电，充电电流取决于脉冲电压的高度和蓄电池的内阻，充电的时间取决于脉冲宽度。由于线圈2的电感特性，当充电脉冲结束的一瞬间，由于线圈2上的反电势，其下端电位为正，它将对电池B进行反向充电，此时二极管D尚未关断，为感应电势对电池进行反充电提供了通路。因此，自动产生了负脉冲实现反充。

事实正是如此，由于二极管的反向恢复特性，当正向导通在二极管PN结上电子堆积形成的势垒的消失需要一段时间才能完成，这个过程以＜3μs最好，这时二极管没有导电的方向性，如同一根导线，如前所述，这个时间正好提供了反充的通路。只要适当的选择线圈2、二极管D及线路分布参数，就可以实现上述目的，从而得到如图8所示的充电回路中的电流波形。

本实用新型原边的脉宽调制电路、各种联接的输出电路均为已知技术。发明点仅在于付边无任何放电回路，只利用二极管的恢复特性和变压器付边电感，在充电脉冲的后沿自动产生负脉冲，实现反充电的目的。不难看出只要是利用二极管的恢复特性，即恢复时间产生负脉冲的任何形式均属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1、一种自生反向脉冲的快速充电机，主要包括整流电源、脉宽调制电路、逆变变压器和脉冲充电回路，其特征是脉冲充电回路由逆变变压器付边线圈接整流电路直接输出，整流电路可以是半波整流电路，全波整流电路和桥式整流电路。

2、根据权利要求1所述的快速充电机，其特征是整流电路中的二极管的反向电流关断时间＜3μs。

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